酿酒酵母吸附Zn(Ⅱ)过程中阳离子(K+，Mg2+，Na+，Ca2+)的变化分析

研究了酿酒酵母无缓冲溶液体系吸附Zn(Ⅱ)的过程中各种阳离子的变化情况.研究结果表明,当Zn(Ⅱ)的初始浓度是0.08～0.8 mmol·L^-1,酵母浓度约1 g·L^-1,初始pH为5.65,反应38h内,酵母的Zn(Ⅱ)吸附量为74.8～654.8μmol·g^-1,去除率达到76.4%～92.8%,pH值升高0.55～1.28.吸附过程中酵母首先快速释放大量K⁺,其次是Mg²⁺和Na⁺,Ca²⁺的释放量较少,数量级一般可分别达到几百、几十和几个μmol·g^-1.以离子交换为基础计算的各阳离子释放量总和一般超过Zn(Ⅱ)的吸附量,证明酵母吸附Zn(Ⅱ)的机理之一是离子交换,但不唯一.无缓冲溶液体系酵母吸附Zn(Ⅱ)的过程中溶液pH值升高,H⁺被吸收,K⁺等阳离子释放,是生物体细胞的本质属性,与Zn(Ⅱ)是否存在无关,但是Zn(Ⅱ)可以促进阳离子的释放以及降低酵母对H+的吸收,也反映出Zn(Ⅱ)与H⁺之间可以竞争细胞表面吸附位.死酵母的吸附量低于未处理酵母,与阳离子交换能力关系不大,可能与细胞表面变形导致Zn(Ⅱ)吸附困难有关.     

酿酒酵母吸附Zn2+、Pb(2+)、Ag+、Cu2+的动力学特性研究

利用静态摇瓶实验方法,研究了工业废弃酿酒酵母无缓冲溶液体系吸附Zn2 、Pb2 、Ag 、Cu2 的动力学特性.结果表明,酵母吸附Zn2 、Pb2 、Ag 、Cu2 的动力学过程可以用准二级动力学方程进行描述.金属离子初始浓度在0.08～3.0 mmol·L-1范围内,Langmuir方程可以较好地描述Zn、Pb、Ag的等温吸附行为,Zn、Pb、Ag的理论饱和吸附量分别为0.522 mmol·g-1(34.11 mg·g-1)、0.577 mmol·g-1(119.50mg·g-1)和0.329 mmol·g-1(35.50 mg·g-1).以mol为基础的金属离子吸附量顺序是:Pb＞Zn＞Ag;以mg为基础的金属离子吸附量顺序是:Pb＞Ag＞Zn.Freundlich方程对整个浓度范围内的平衡数据拟合效果较差,但是它可以较好地描述低浓度Zn2 (初始浓度0.08～0.5mmol·L-1)、低浓度Pb2 (0.08～1.0 mmol·L-1)以及高浓度Ag (1.5～3.0 mmol·L-1)的等温吸附行为.酵母吸附Zn2 、Pb2 、Ag 、Cu2 过程中,溶液pH值有不同程度的增加,增加幅度大小顺序是Zn＞Pb＞Ag＞Cu,这间接反映出Zn2 、Pb2 、Ag 、Cu2 与水溶液中H 的竞争力逐步减弱.吸附过程中酵母释放大量的K ,其次是Mg2 ,而Ca2 、Na 的释放量较低,数量级一般可分别达到几百μmol·g-1 、几十μmol·g-1、几到几十μmol·g-1、十几μmol·g-1.     

腐殖酸对生物炭去除水中Cr(Ⅵ)的影响机制研究

以污泥生物炭作吸附剂处理水中Cr(Ⅵ),研究了共存腐殖酸对生物炭吸附性能影响.结果表明,腐殖酸能显著促进生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附,大幅提高吸附量以及缩短吸附平衡时间,生物炭吸附过程符合准二级动力学模型.在溶液初始pH4.0,生物炭浓度20 g·L-1,Cr(Ⅵ)初始浓度在50～800 mg·L-1范围下,Langmuir模型比Freundlich模型更好地描述等温吸附行为.加入腐殖酸(20 mg·L-1)后拟合得到的理论饱和吸附量达10.10 mg·g-1,较未加入腐殖酸的吸附量5.56 mg·g-1提高近1倍.在pH 2.0～8.0范围内,吸附量随溶液初始pH值升高而减小.腐殖酸浓度上升,生物炭吸附能力进一步提高.红外光谱显示,生物炭表面的羟基、羧基、酯基、芳香环上C—H和环状结构上的CC等化学活性官能团与Cr(Ⅵ)的吸附有关.结合XPS分析结果,推断腐殖酸共存促进生物炭吸附的机制是:腐殖酸提高了Cr(Ⅵ)在生物炭表面聚集浓度,有利于生物炭对Cr(Ⅵ)的直接吸附和还原,而腐殖酸本身具有的吸附能力增加了对溶液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的去除.     

酿酒酵母对Ag^＋的吸附特性研究

为了深入探讨酿酒酵母吸附贵金属离子Ag+的特性,研究了吸附时间、离子浓度、初始pH值、温度对废弃酿酒酵母吸附Ag+的影响,并分析了动力学、热力学以及等温吸附特性.结果表明,酵母吸附Ag+的过程进行得很快,当Ag+初始浓度为1mmol·L-1、细胞浓度2 g·L-1条件下,反应10 min,Ag+可以达到平衡吸附量的86%以上.随后在24 h内吸附量缓慢增加,去除率基本维持在51%～55%左右.酵母吸附Ag+的过程可以用准一级和准二级动力学方程描述,后者模拟效果更好.酵母吸附Ag+的等温吸附过程可以用Langmuir方程描述,但Freundlich方程拟合效果较差.当Ag+初始浓度为0～8 mtool·L-1、酵母浓度2·L-1条件下,酵母吸附Ag+的Langmuir理论饱和生物吸附容量为0.385 mmol·g～.在pH 2.0-7.2范围内,吸附量随着溶液初始pH值升高而升高.10～40℃范围内,温度对酵母吸附Ag+的影响不如pH值的影响显著,特别是在低离子浓度下尤其如此.酵母吸附Ag+的较适宜温度为20～30℃.热力学分析表明,酵母吸附Ag+具有自发性、熵增特征.     

利用EXAFS研究酿酒酵母与Zn(Ⅱ)的相互作用机制

为深入探讨酿酒酵母与重金属离子Zn(Ⅱ)的相互作用机制,利用扩展X射线吸收精细结构谱(EXAFS)研究了在不同实验条件下,酿酒酵母吸附重金属离子Zn(Ⅱ)的局域结构.结果表明, Zn以四配位体和六配位体混合构型与酵母细胞表面结合,且以四配位体构型为主. Zn的第一配位层Zn--O原子间距和配位数分别在0.197～0.203 nm和3.2～4.3范围内. Zn(Ⅱ)初始浓度升高、初始pH值升高导致Zn--O配位数下降,活酵母细胞Zn--O配位数低于死酵母细胞, Zn--O原子间距下降.     

CMC固定化灭活烟曲霉小球吸附活性艳蓝KN-R——批式实验与热力学

利用羧甲基纤维素钠(CMC)固定化灭活烟曲霉小球对活性艳蓝KN-R溶液进行吸附脱色实验,考察了不同条件下对103.4mg·L-1活性艳蓝KN-R的吸附效果,探讨了吸附热力学.结果表明,48h内对103.4mg·L-1活性艳蓝KN-R溶液达到吸附平衡.对于吸附溶液最佳初始pH值为10.5.温度在10℃～50℃范围内时,温度越高,吸附量越大此外,CMC固定化灭活烟曲霉小球投加量为1%～5%时,随着投加量的增加吸附率由54.2%逐步增加到94.9%,而吸附量由54.7mg·g-1逐步降低到19.6mg·g-1.较高的盐度对吸附量的影响不大,NaCl浓度从0%增至3%时,吸附量仅下降了5.6mg·g-1.10℃～50℃温度范围内的热力学参数焓变(△H)值为15.343kJ·mol·K-1、熵变(△S)值为0.0607kJ·mol-1·K-1,自由能变(△G)值小于0.因此,CMC固定化灭活烟曲霉小球吸附活性艳蓝KN-R的过程是一个自发进行的吸热过程,吸附过程中染料分子在固/液界面随意运动性能增加不大     

毛木耳和白木耳子实体对Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附特性研究

通过批量实验研究了毛木耳(Auricularia polytricha)子实体和白木耳(Tremella fuciformis)子实体对水溶液中不同浓度的Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的吸附能力和吸附动力学特性.此外,研究了多种离子共存对吸附效果的影响,以及吸附剂在多重金属混合溶液中对各重金属离子的吸附量大小顺序.结果表明,毛木耳子实体对单金属溶液中Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的最大吸附量分别为18.91、18.69、20.33和12.42mg·g-1,最大去除率在实验设置条件下均在85%以上;白木耳子实体对单金属溶液中Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的最大吸附量分别为19.98、20.15、19.16和16.41mg·g-1,最大去除率在实验条件下均在75%以上.在初始浓度分别为10、50和100mg·L-1的溶液中,随初始浓度的增加,菌体对重金属的吸附量增加,但去除率下降.准二阶模型比准一阶模型能更好地描述吸附动力学过程.2种吸附剂对多金属溶液中重金属离子吸附量的大小均呈现Pb(Ⅱ)Cu(Ⅱ)Zn(Ⅱ)Cd(Ⅱ)的吸附规律,电负性大的金属离子被优先吸附.溶液中其它重金属离子的存在使白木耳子实体对Pb(Ⅱ)的吸附量上升,而使毛木耳子实体对4种离子和白木耳子实体对其它3种离子的吸附量下降.研究发现,毛木耳和白木耳子实体都是潜在的生物吸附剂.     

一株Zn抗性菌株的筛选鉴定及吸附条件优化

采用浓度梯度法从铅锌尾矿区与污水灌溉区土壤中筛选了一株Zn抗性放线菌,并通过形态与培养特征、生理生化特性、细胞壁组分与16SrRNA基因序列分析对该菌株进行了鉴定.同时,综合运用单因素试验与正交试验法对该菌株吸附Zn2+的条件进行了优化.结果表明,菌株CCNWHX72-14经鉴定为高加索链霉菌(Streptomyces ciscaucasicus),其对Zn2+的抗性达到845mg·L-1.锌胁迫生长曲线表明,该菌株在130mg·L-1Zn2+胁迫时生长良好,且最适培养时间为7d.各个单因素条件对该菌株吸附Zn2+的影响顺序为:接种量初始Zn2+浓度初始pH转速温度.该菌株吸附Zn2+的最佳条件为:初始Zn2+浓度为150mg·L-1,初始pH=5,接种量为1%,转速为60r·min-1,温度为28℃.菌株CCNWHX72-14在最佳条件下对Zn2+的吸附较具有良好的重复性与稳定性,最高吸附量可达51.05mg·g-1,该研究为进一步探讨链霉菌的Zn2+吸附机制及其在生物修复中的应用奠定了基础.     

碳纳米管-羟磷灰石对铅的吸附特性研究

采用多壁碳纳米管-羟磷灰石(MWCNT-HAP)复合材料,通过间歇试验研究了MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)的吸附特性.主要探讨了固液比、p H、离子强度、反应时间、Pb(Ⅱ)的初始质量浓度及温度等因素对吸附的影响.结果表明,固液比、p H与温度对于去除Pb(Ⅱ)的影响较大,离子强度影响较小.当温度为20℃,固液比为0.08 g·L-1,p H0为5.5,Pb(Ⅱ)的初始质量浓度为100 mg·L-1时,吸附量为716.13 mg·g-1.动力学试验结果表明,MWCNT-HAP吸附Pb(Ⅱ)为快速反应过程,在30 min时,吸附量可达最大吸附量的90%,60 min即可达平衡.伪二级动力学模型可较好地拟合动力学试验数据,可采用该模型描述MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)吸附的动力学过程.热力学试验结果表明,在不同温度下的自由能变均为负值,表明MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)的吸附为自发反应,升温有利于反应进行.Langmuir模型拟合不同温度下的等温试验结果得到可决定系数(R2为0.999 8~1.000 0),可采用该模型模拟MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)的等温吸附过程.MWCNT-HAP去除Pb(Ⅱ)的主要机制为MWCNT-HAP表面含氧官能团与Pb2+间的络合反应、HAP的分解-沉淀、Pb2+与Ca2+离子交换等.     

毛木耳对Cd~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)生物吸附的动力学和吸附平衡研究

以毛木耳(Auriculariapol ytricha)子实体为生物吸附材料,研究起始pH值、反应时间、重金属浓度这3个因素对毛木耳子实体吸附Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+的影响及其吸附特性.结果表明,pH是影响毛木耳子实体吸附重金属离子的主要因素,最适起始pH值为5;在10mg·L-1重金属浓度下,毛木耳子实体对Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+的最大吸附率分别为94.12%、96.22%、99.94%、99.19%;准二阶动力学模型比准一阶动力学模型能更好地描述毛木耳子实体对4种重金属的吸附过程;Langmuir等温模型能较好地拟合毛木耳子实体对4种重金属的等温吸附过程;毛木耳子实体对Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+的最大吸附量分别为10.09、8.36、23.57和3.64mg.g-1;毛木耳子实体吸附Cd2+、Cu2+、Zn2+的化学反应机理可能为离子交换反应.     

孔石莼（Ulva pertusa）对铅、铜、镉的吸收

研究了大型藻孔石莼对铅、铜和镉的吸收动力学和热力学过程。结果表明,暴露于不同浓度的重金属体系中的孔石莼对铅、铜和镉的积累量随着水相中的游离态浓度的增加而增加,可以用Langmuir吸附等温式从热力学平衡角度加以描述,铅和镉饱和结合量分别为：0．715mg/g干重,Cd^2＋为0．037mg／g干重;在孔石莼对铜（0．056mg／L）吸收动力学浓度的实验中,第4天达到了吸收平衡,蓄积量为对照组的9．01倍;在镉暴露浓度为0．028mg／L的实验中,第5天达吸收平衡,蓄积量为对照组的5．06倍。     

Cd2+、Cu2+和Zn2+对人工湿地反硝化作用的影响

实验室研究了3种重金属离子Cd2+、Cu2+、Zn2+对人工湿地反硝化作用的影响.以100、500、1000mg/kg剂量的Cd2+、Cu2+、Zn2+处理人工湿地土壤样品,检测其N2O的产生.结果表明,3种金属离子的500、1000mg/kg处理组土样N2O的产生均显著降低,各金属离子抑制N2O产生的程度顺序为Cd2+＞Zn2+＞Cu2+,这与3种金属离子在土样中的有效态浓度顺序是一致的,反硝化微生物在处理过程中逐步产生了对重金属离子的耐受性,500、1000mg/kg处理组样品的NH4+-N浓度较对照组显著升高提示部分NO-3-N由于反硝化过程的抑制而异化性还原为NH+4-N.     

外源DOM条件下K+、Na+、Ca2+、Mg2+对湿地苔草吸收Cu的影响

文章在重金属Cu胁迫下,通过水培实验探究了外源溶解性有机质(DOM)存在下不同浓度K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)对鄱阳湖湿地优势植物苔草(Carex cinerascens)吸收Cu的影响。在苔草的生长完全受到抑制的30 mg/L Cu~(2+)浓度和缓解Cu胁迫效果最佳的1 mg/L DOM条件下,通过设置培养液中不同浓度的K~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)水化学特性,观察苔草水生根形态,分析苔草体内和水培液中Cu~(2+)浓度水平。研究表明,K~+、Mg~(2+)、Na~+浓度为20 mg/L,Ca~(2+)浓度为1 mg/L时能有效缓解Cu胁迫,使苔草水生根恢复生长。20 mg/L Mg~(2+)与不同浓度的K~+、Na~+、Ca~(2+)对苔草水生根形态的影响存在显著差异(P0.05)。苔草根系部分的Cu富集能力明显高于茎叶部分,富集能力顺序为浓度水平10 mg/L K~+5 mg/L Mg~(2+)10 mg/L Ca~(2+)20 mg/L Na~+,转运能力为浓度水平10 mg/L K~+5 mg/L Mg~(2+)20 mg/L Na~+10 mg/L Ca~(2+)。在不同水化学特性下苔草地上部分与地下部分的Cu富集无显著差异(P0.05)。K~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)可能在水培液中与游离Cu~(2+)竞争,影响Cu-DOM的结合,从而改变溶液中剩余Cu~(2+)浓度。     

Reduction behaviors of permanganate by microbial cells and concomitant accumulation of divalent cations of Mg2+, Zn2+, and Co2+

Permanganate treatment is widely used for disinfection of bacteria in surface-contaminated water. In this paper, the fate of the dissolved permanganate in aqueous solution after contact with cells of Pseudomonas fluorescens was studied. Concomitant accumulation of divalent cations of Mg~(2+), Zn~(2+), and Co~(2+) during precipitation of Mn oxides was also studied. The time course of the Mn concentration in solution showed an abrupt decrease after contact of Mn(VII) with microbial cells, followed by an increase after ～ 24 hr.XRD analysis of the precipitated Mn oxides, called biomass Mn oxides, showed the formation of low-crystalline birnessite. Visible spectroscopy and X-ray absorption near edge structure(XANES) analyses indicated that dissolved Mn(VII) was reduced to form biomass Mn oxides involving Mn(IV) and Mn(III), followed by reduction to soluble Mn(II).The numbers of electron transferred from microbial cells to permanganate and to biomass Mn oxides for 24 hr after the contact indicated that the numbers of electron transfer from microbial cell was approximately 50 times higher to dissolved permanganate than to the biomass Mn oxides in present experimental conditions. The 24 hr accumulation of divalent cations during formation of biomass Mn oxides was in the order of Co~(2+) Zn~(2+) Mg~(2+).XANES analysis of Co showed that oxidation of Co~(2+) to Co~(3+) resulted in higher accumulation of Co than Zn and Mg. Thus, treatment of surface water by KMnO_4 solution is effective not only for disinfection of microorganisms, but also for the elimination of metal cations from surface water.     

Cu~(2+)、Zn~(2+)对黑褐新糠虾(Neomysis awatschensis)的毒性作用

通过在基础海水中添加Cu2 、Zn2 ,研究其对黑褐新糠虾(Neomysis awatschensis)的急、慢性毒性影响.包括了Cu2 、Zn2 对黑褐新糠虾在24、48、72和96 h的半致死浓度(LC50),安全浓度(SC)和在生长、成活、繁殖等方面的影响.结果表明:(1)水体中Cu2 对黑褐新糠虾24、48、72和96 h LC50和SC分别是2843、2363、1432、449 μg/L和4.49 μg/L.Zn2 对黑褐新糠虾24、48、72和96 h LC50和SC分别是10588、2331、1459、664 μg/L和6.64 μg/L.Cu2 对黑褐新糠虾的毒性大,黑褐新糠虾对Cu2 比对Zn2 更为敏感.(2)当5 μg/L≤Cu2 ≤80 μg/L、10 μg/L≤Zn2 ≤160 μg/L时,黑褐新糠虾在处于各浓度的Cu2 、Zn2 试液中经过60d的饲养,均显示一定程度的毒性作用,其成活率、体长和体长增长率随Cu2 、Zn2 浓度的不断增加都有不同程度的降低,与对照组相比均差异显著(P﹤0.05).     

Effect of pH on transport of Pb（2＋）,Mn（2＋）,Zn（2＋）and Ni（2＋） through lateritic soil： Column experiments and transport modeling

This study investigated the e ects of pH on the transport of Pb2+, Mn2+, Zn2+ and Ni2+ through lateritic soil columns. Model results by fitting the symmetric breakthrough curves (BTCs) of bromide (Br??) with CXTFIT model suggested that physical non-equilibrium processes were absent in the columns. The heavy metal BTCs were, however, asymmetrical and exhibited a tailing phenomenon, indicating the presence of chemical non-equilibrium processes in the columns. The retardation factors of Pb2+ were the largest of the four metal ions at both pH 4.0 (33.3) and pH 5.0 (35.4). The use of Langmuir isotherm parameters from batch studies with HYDRUS-1D did not predict the BTCs well. Rather the two-site model (TSM) described the heavy metal BTCs better than the equilibrium linear/nonlinear Langmuir model. The fraction of instantaneous sorption sites ( f ) of all four metal ions on the lateritic soil was consistently about 30%–44% of the total sorption sites.     

Zn~(2+)和Pb~(2+)对东海原甲藻生长的影响

研究了赤潮藻东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)在不同浓度下的生长情况。结果表明,东海原甲藻的生长符合Logistic生长模型,用此模型对其生长过程进行非线性拟合,可以得出在不同浓度Zn2+、Pb2+存在下东海原甲藻的终止生物量和最大生长速率等数据。其中最大生长速率与Zn2+、Pb2+浓度的关系可用Lorentz方程进行拟合,所得结果表明,Zn2+、Pb2+浓度分别小于0.027和0.48 mg/L时,对藻的生长及藻体内叶绿素a的增长有促进作用。当Zn2+、Pb2+分别达到1.2和6.0 mg/L时,藻的生长及藻体内的叶绿素增长受到明显的抑制。     

O2+、O3同时脱硫脱硝实验

针对目前的烟气同时脱硫脱硝方法中存在的投资成本、运行费用、占地面积大等问题,研究强电离放电方法产生高浓度氧活性粒子(O2+、O3)注入烟气外排管道中,进行O2+、O3消除烟气中的NO, SO2转化成HNO3, H2SO4的等离子化学反应.描述强电离介质阻挡放电制取O2+、O3原理和烟道中O2+与H2O反应形成·OH及其氧化脱硫脱硝反应机制,分析回收酸液中的酸根离子种类及浓度.在O2+、O3与NO+SO2的物质的量比为5,烟气温度为65℃,H2O体积浓度为10%,停留时间为1s的实验条件下,脱硝脱硫率分别为97.4%,83.2%.     

水中Cu~(2+)、Ni~(2+)与腐殖酸、膨润土的相互作用研究

研究了Cu2+、Ni2+与腐殖酸以及膨润土与腐殖酸的共存吸附剂的相互作用,考察了相互作用时间、初始pH、温度对相互作用的影响.结果表明,金属离子的去除率随时间增加而增大,吸附量随温度升高而增大.初始pH对Cu2+、Ni2+的去除率影响很大,pH在中性范围附近Cu2+、Ni2+的去除率可以达到最大.吸附动力学实验表明,Cu2+、Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附符合伪二级吸附速率模型,并得到Cu2+在腐殖酸及共存吸附剂上吸附的活化能Ea分别为17.01和38.49 kJ.mol-1,Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上吸附的活化能Ea分别为15.15和13.35 kJ.mol-1,表明吸附过程以物理吸附为主.Cu2+、Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附符合Langmuir等温线模型.得到的ΔH0、ΔS0和ΔG0表明金属离子在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附是一个吸热、熵增、自发的过程.